广东省中山市小榄镇实验高级中学2021-2022学年高三物理期末试卷含解析

广东省中山市小榄镇实验高级中学2021-2022学年高三物理期末试卷含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（单选）有一个导热性能良好的气缸，用轻质活塞密封了一定质量的气体，活塞用轻绳悬挂在天花板上，如图所示．气缸的质量为M，活塞可以在缸内无摩擦滑动，活塞的面积为S，活塞与缸底距离为h，大气压强恒为p0，此时环境温度为T．若环境温度缓慢升高，下列说法正确的有

．A．在单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数减少B．在单位时间内气体分子与器壁单位面积碰撞的分子数增加C．器壁单位面积上受到气体分子撞击力增大D．温度升高，缸内所有气体分子运动速率均增大参考答案：A2.如图为焦耳实验装置图，用绝热性能良好的材料将容器包好，重物下落带动叶片搅拌容器里的水，引起水温升高。关于这个实验，下列说法正确的是

A．这个装置可测定热功当量B．做功增加了水的热量C．做功增加了水的内能D．功和热量是完全等价的，无区别

参考答案：AC解析：做功和传递热量都可以使物体的内能发生改变，焦耳实验中是通过做功来增加水的内能，所以选项C正确；就放体内能的改变来说，做功和热传递是等效的，这是研究热功当量的前提，通过焦耳实验可测定热泪盈眶功当量，所以选项A正确，一个物体的内能是无法测量的，而在某种过程中物体内能的变化却是可以测定的，热量就是用来测定内能变化的一个物体量，所以选项B和D都错。3.有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（）A．a的向心加速度等于重力加速度gB．c在4h内转过的圆心角是30°C．b在相同时间内转过的弧长最长D．d的运动周期有可能是20h参考答案：C【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系．【分析】地球同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，根据a=ω2r比较a与c的向心加速度大小，再比较c的向心加速度与g的大小．根据万有引力提供向心力，列出等式得出角速度与半径的关系，分析弧长关系．根据开普勒第三定律判断d与c的周期关系．【解答】解：A、地球同步卫星的周期c必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大．由牛顿第二定律得：G=ma，解得：a=，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；B、c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是×360°=60°，故B错误；C、由牛顿第二定律得：G═m，解得：v=，卫星的轨道半径越大，速度越小，所以b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长．故C正确；D、由开普勒第三定律=k知，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，d的运行周期应大于24h，不可能是20h，故D错误；故选：C．4.质量为0.8kg的物体在一水平面上运动，如图中所示的两条直线分别表示物体受到水平拉力和不受水平拉力作用时的v-t图线，g取10m/s2，以下四种判断正确的是（

）A．a是物体受到水平拉力作用时的v-t图线

B．b是物体受到水平拉力作用时的v-t图线C．物体与地面的动摩擦因素为0.15D．物体受到的水平拉力为0.6N参考答案：

答案：BC5.(单选)在轻绳的两端各拴一个小球，一人用手拿着绳上端的小球站在三层楼的阳台上，让小球从静止自由下落，两小球相继落地的时间差为Δt，如果站在四层楼的阳台上，同样放手让小球自由下落，则两小球相继落地时间差将A.变小

B.变大C.不变

D.无法判断参考答案：A二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在研究电磁感应现象实验中(1)下图给出了可供使用的实验器材，某同学选择了带铁芯的原副线圈和滑动变阻器，还需选择的器材有：

。

(2)（多选）下面四幅图中，“＋”和“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是_________。A．甲图中电流计的指针偏转方向向右B．乙图中螺线管内部的磁场方向向下C．丙图中条形磁铁的向下运动D．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向参考答案：（1）电源、开关、灵敏电流计

；（2）ABD

；7.发生衰变有多种可能性。其中的一种可能是，先衰变成，再经一次衰变变成（X代表某种元素），或再经一次衰变变成和最后都衰变成，衰变路径如图所示，则由图可知：①②③④四个过程中

是α衰变；

是β衰变。参考答案：②③，①④②③放出的粒子质量数减少4，是α衰变；①④放出的粒子质量数不变，是β衰变。8.新发现的双子星系统“开普勒-47”有一对互相围绕运行的恒星，运行周期为T，其中一颗大恒星的质量为M，另一颗小恒星只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G。大、小两颗恒星的转动半径之比为_____________，两颗恒星相距______________。参考答案：1:3，

9.（6分）某地强风的风速为20m/s，设空气密度为ρ=1.3Kg/m3。如果把通过横截面为S=20m2的风的动能的50％转化为电能，则电功率为_______。参考答案：52000W10.雨后彩虹是太阳光经过天空中小水珠折射后形成的,太阳光经过小水珠折射后某色光的光路如图所示,虚线是入射光线和出射光线延长线,α是两虚线夹角.由于太阳光是复色光,而水对不同色光折射率不同,光频率越高,折射率越大.则色光在水珠中的传播速度最大;红光和紫光经过小水珠折射后,α红_________α紫(选填“>”、“=”或“<”).参考答案：11.汽车的速度计显示的是

的大小。（填“瞬时速度”或“平均速度”）参考答案：瞬时速度12.如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体，将一细管插入液体，利用虹吸现象，使活塞上方液体缓慢流出，在此过程中，大气压强与外界的温度均保持不变，下列各个描述理想气体状态变化的图象中与上述过程相符合的是

图，该过程为

过程。（选填“吸热”、“放热”或“绝热”）参考答案：D

吸热气体做等温变化，随着压强减小，气体体积增大。A、B图中温度都是变化的；等温情况下，PV＝C，P－1/V图象是一条过原点的直线，所以图D正确。该过程中，体积增大，气体对外界做功，W＜0，等温变化，所以Q＞0，气体要吸收热量。13.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.6，所要消除的紫外线的频率为7.5Hz。则该紫外线在薄膜材料中的波长为

▲

m；要减少紫外线进入人眼，该种眼镜上的镀膜的最少厚度为

▲

m.参考答案：2.5×10-7m(2分)

1.25×10-7m三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（10分）气垫导轨(如图甲)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。参考答案：0.2abs3

0.2abs1（两空可互换），0.2ab(s1-s3)；0.4abs2解析：动量P＝mV，根据V＝S/（5T）可知两滑块碰前的速度分别为V1＝0.2S1b、V2＝0.2S3b，则碰前动量分别为0.2abs1和0.2abs3，总动量大小为aV1－aV2＝0.2ab(s1-s3)；碰撞后两滑块的总动量大小为2aV＝2as2/（5T）＝0.4abs2。15.3．现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图：(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______，动能的增加量可表示为________。若在运动过程中机械能守恒，与x的关系式为＝_____________。(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的x与t值。结果如下表所示：以x为横坐标，为纵坐标，在图位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝________×104m－1·s－2(保留三位有效数字)。（3）由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出－x直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律。

参考答案：（1）当滑块运动到B点时下降高度设为h′，此时砝码上升的高度为x，由几何关系可知（3）描点与作图见解析2.40四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图所示，在竖直平面内有两根相互平行、电阻忽略不计的金属导轨（足够长），在导轨间接有阻值分别为R1，R2的两个电阻，一根质量为m的金属棒ab垂直导轨放置其上，整个装置处于垂直导轨所在平面的匀强磁场中。现让金属棒ab沿导轨由静止开始运动，若只闭合开关S1，金属棒ab下滑能达到的最大速度为；若只闭合开关S2，金属棒ab下滑高度为h时恰好达到能达到的最大速度为，重力加速度为g，求：（1）金属棒的电阻r；（2）金属棒ab由静止开始到达到最大速度的过程中，通过电阻R2的电荷量Q；（3）金属棒ab由静止开始到达到最大速度所用的时间；（4）若让金属棒ab沿导轨由静止开始运动，同时闭合开关S1、S2，金属棒ab下滑高度为时达到的最大速度为v’。试比较h与、v2与v’的大小关系。（不用推导、直接写出结果）参考答案：（1）（2）（3）（4）>

h>h＇【详解】（1）设匀强磁场的磁感应强度为B，导轨间的距离为L，则当金属棒达到最大速度时，由平衡条件：由闭合电路的欧姆定律可得由以上方程解得：当金属棒达到最大速度时，同理有，解得：（2）将代入，解得：根据法拉第电磁感应定律可得平均感应电动势为：全属棒ab由静止开始到达到最大速度的过程中，其平均感应电动势为：其平均电流为：结合解得：（3）金属捧从静止到最大速度过程中，由动量定理有：其中代入得（4）由两次棒的υ-t图象可知17.如图所示，足够长的两光滑导轨水平放置，两条导轨相距为d，左端MN用阻值不计的导线相连，金属棒ab可在导轨上滑动，导轨单位长度的电阻为r0，金属棒ab的电阻不计。整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增加，B=kt，其中k为常数。金属棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿导轨向右做匀速运动，t=O时，金属棒ab与MN相距非常近。求：(1)当t=to时，水平外力的大小F；(2)同学们在求t=t0时刻闭合回路消耗的功率时，有两种不同的求法：方法一：P=F·v方法二：BId=F这两种方法哪一种正确?请你做出判断，并简述理由。参考答案：（1）（2）方法一错，方法二对；⑨

方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功，而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量．方法二算出的I是电路的总电流，求出的是闭合回路消耗的总功率．

解析：：（1）回路中的磁场变化和导体切割磁感线都产生感应电动势

据题意，有B=kt，则得=k

回路中产生的总的感应电动势为

E总＝S+Bdv

①S＝kdvt0

②

I＝

③

联立求解得：E总=2kdvt0④

R=2r0vt0⑤

解得：I＝

⑥

所以，F=BId

⑦

即F＝

⑧

（2）方法一错，方法二对；

⑨

方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功，而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量．方法二算出的I是电路的总电流，求出的是闭合回路消耗的总功率．18.如图所示，PQ是两块平行金属板，上极板接电源正极，两极板之间的电压为U=1.2×104V，一群带负电粒子不停的通过P极板的小孔以速度v0=2.0×104m/s垂直金属板飞入，通过Q极板上的小孔后，垂直AC边的中点O进入边界为等腰直角三角形的匀强磁场中，磁感应强度为B=1.0T，边界AC的长度为a=1.6m，粒子比荷．不计粒子的重力．求：（1）粒子进入磁场时的速度大小是多少？（2）粒子在磁场中运动的时间？打在什么位置？（3）若在两极板间加一正弦交变电压U=9.6×104sin314t（V），则这群粒子可能从磁场边界的哪些区域飞出？并求出这些区域．（每个粒子在电场中运动时，可认为电压是不变的）参考答案：解：（1）粒子从P极板进入电场后，做加速运动，有： …………（2分）

…………（1分）（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，有： …………（1分） …………（1分）垂直地打在BC边的中点。

……（1分）粒子在磁场中运动的周期为 …………（1分）偏转角为90°， …………（1分） …………（1分）（3）当粒子以反